يتطلب اختيار الترس الحلزوني المناسب مطابقة احتياجات تطبيقك مع الهندسة والمواد وعمليات التصنيع المناسبة. يرشدك هذا الدليل خلال كل نقطة قرار حاسمة لضمان أداء تروسك الموثوق والفعال.
متطلبات القبول
يُحدد تطبيقك جميع قرارات اختيار المعدات. ابدأ بتحديد واضح لما تحتاجه معداتك والظروف التي ستواجهها.
تطبيقات نموذجية
تتميز التروس الحلزونية بالتفوق في ناقل الحركة بالسيارات، علب التروس الصناعيةوأنظمة النقل حيث يكون التشغيل السلس والهادئ أمرًا بالغ الأهمية. إنها الخيار الأمثل لنقل الطاقة بين أعمدة متوازية بسرعات متوسطة إلى عالية.
دورة العمل والبيئة
تُحدد دورة عمل معداتك مدى متانتها. فالترس الذي يعمل على مدار الساعة في مصنع للصلب يحتاج إلى مواصفات مختلفة عن ترس يعمل لمدة ساعتين يوميًا في آلة تعبئة وتغليف.
تؤثر العوامل البيئية بشكل مباشر على اختيار المواد ومتطلبات التزييت. تتطلب الظروف المغبرة عزلًا أفضل، بينما تتطلب التطبيقات الخارجية مواد مقاومة للتآكل.
تؤثر درجات الحرارة القصوى على خصائص المواد ولزوجة مواد التشحيم. يتطلب استخدام ترس في مُجمد اعتبارات مختلفة عن استخدام ترس بالقرب من فرن.
عوامل الخدمة
تُراعي عوامل الخدمة الظروف الواقعية التي تُرهق معداتك بما يتجاوز الأحمال المُحتسبة. قد يحتاج محرك كهربائي يعمل بسلاسة إلى عامل قدره 1.0، بينما قد يتطلب ضاغط ترددي عاملًا قدره 2.0 أو أعلى.
تؤدي أحمال التأثير والاهتزاز وتردد البدء/الإيقاف إلى زيادة عامل الخدمةإن الأمر أشبه بإضافة وسادة أمان إلى حساباتك - من الأفضل أن تبالغ في التصميم قليلاً بدلاً من مواجهة فشل غير متوقع.
حسابات الحمل وعزم الدوران
حسابات الأحمال الدقيقة تمنع الأعطال الكارثية والإفراط في التصميم. عليك أن تعرف بدقة القوى التي ستتعرض لها تروسك.
تحديد متطلبات عزم الدوران والقوة
عزم الدوران يساوي حاصل ضرب القوة في المسافة من مركز الدوران. إذا كنت ترفع 1,000 رطل بأسطوانة نصف قطرها 6 بوصات، فستحتاج إلى 6,000 رطل-بوصة من عزم الدوران.
ترتبط القدرة بعزم الدوران والسرعة بهذه الصيغة البسيطة: القدرة الحصانية = (عزم الدوران × عدد الدورات في الدقيقة) ÷ 5,252. تأكد من وحداتك جيدًا، فخلط القياسات المترية والإمبراطورية مصدر شائع للأخطاء.
أحمال الذروة أهم من الأحمال المتوسطة. قد تعمل معداتك بقوة ١٠٠ حصان في معظم الأوقات، ولكن إذا شهدت ارتفاعات حادة في قوتها بمقدار ٣٠٠ حصان أثناء التشغيل، فصمّمها لتحمل أحمال الذروة.
قوى أسنان التروس
تُنتج التروس الحلزونية ثلاثة مكونات قوة: مماسية (لإنجاز العمل)، وشعاعية (لدفع التروس بعيدًا عن بعضها)، ومحورية (للدفع على طول العمود). الدفع المحوري خاص بالتروس الحلزونية ويتطلب اختيارًا دقيقًا للمحمل.
احسب القوة الظلية باستخدام المعادلة: Ft = (2 × عزم الدوران) ÷ قطر الخطوة. هذه هي قوة العمل الأساسية لديك.
تعتمد القوى الشعاعية والمحورية على زاوية الضغط و الحلزون زاوية. زاوية ضغط مقدارها 20 درجة مع زاوية حلزونية مقدارها 15 درجة تخلق قوة دفع محورية تساوي حوالي 27% من القوة الظاهرية.
هوامش السلامة
صُمِّم التروس لتحمل ما لا يقل عن مرة ونصف من أقصى حمل متوقع. تتطلب التطبيقات الحرجة، مثل المصاعد والطائرات، عوامل تشغيل تبلغ 1.5 أو أعلى.
خذ في الاعتبار أيضًا عمر التعب. فالترس القوي بما يكفي لتحمل الأحمال القصوى قد يتعطل أيضًا بسبب دورات إجهاد متكررة تحت تلك الذروة.
اعتبارات هندسة التروس
تحدد الهندسة مدى سلاسة وكفاءة تشابك تروسك. يؤثر كل معيار على الأداء والتكلفة وسهولة التصنيع.
زاوية الحلزون (β)
تتراوح زاوية الحلزون عادةً بين 15 و30 درجة، وتُعدّ 20 درجة شائعة في التطبيقات العامة. تُسهّل الزوايا الأعلى التشغيل، لكنها تُولّد دفعًا محوريًا أكبر.
تخيل الانزلاق على منزلق حلزوني مقابل منزلق مستقيم. الانزلاق الحلزوني (زاوية الحلزون أعلى) يمنحك ركوبًا أكثر سلاسة، لكنه يدفعك جانبًا باتجاه السكة.
وحدة أو خطوة قطرية
الوحدة (المترية) أو الملعب القطري (الإمبراطوري) يُحدد حجم الأسنان. الوحدات الأكبر تعني أسنانًا أكبر وأقوى، لكن تشغيلها أكثر خشونة.
وحدات قياسية مثل ١، ١.٥، ٢، ٣، ٤، أو ٥ مم تُخفّض التكاليف وتُحسّن التوافر. يُنصح باستخدام الأحجام المُخصصة فقط عندما لا تُجدي الخيارات القياسية نفعًا.
عدد الأسنان ونسبة التروس
الحد الأدنى لعدد الأسنان يمنع التقويض - عادةً ١٧ سنًا لزوايا الضغط القياسية. يؤدي قلة الأسنان إلى ضعف جذور الأسنان وخشونة في التشغيل.
معلمتك اليوغا نسبة والعتاد (الأسنان المحركة ÷ أسنان المحرك) تُحدد انخفاض السرعة أو زيادتها. يؤدي ترس ذو 60 سنًا يُحرك ترسًا ذو 20 سنًا إلى زيادة السرعة بنسبة 1:3.
عرض الوجه (ب)
عرض الوجه عادةً ما يعادل ٨-١٢ ضعف وحدة التروس الصناعية. تتحمل الأسطح الأعرض حمولة أكبر ولكنها تتطلب محاذاة أفضل.
حافظ على عرض وجه الترس أقل من ضعفي قطر الترس الصغير لتجنب مشاكل الانحراف. يجب ألا يزيد عرض وجه الترس الصغير الذي يبلغ قطره 2 بوصات عن 4 بوصات.
زاوية الضغط (α)
زوايا الضغط القياسية هي ٢٠ درجة أو ٢٥ درجة، و٢٠ درجة هي الأكثر شيوعًا. زوايا الضغط الأعلى تُقوّي الأسنان، لكنها تزيد الأحمال الشعاعية على المحامل.
إنها مسألة توازن بين قوة السن وعمر المحمل. معظم التطبيقات تعمل بشكل جيد بزاوية ٢٠ درجة.
اختيار المواد
يُوازن اختيار المواد بين القوة ومقاومة التآكل والتكلفة وسهولة التصنيع. طابق موادك مع أحمالك وبيئة التشغيل.
سبائك الفولاذ
يوفر الفولاذان 4140 و4340 قوة ومتانة ممتازتين للتروس متعددة الاستخدامات. كما أنهما يتحملان التشغيل الآلي بكفاءة ويستجيبان للمعالجة الحرارية بكفاءة.
فولاذ 8620 هو المعيار للتروس المكربنة. يتميز بقلب منخفض الكربون، بينما يوفر غلافه عالي الكربون مقاومة للتآكل.
فولاذ الكربون
فولاذ 1045 مناسب للأحمال المتوسطة دون معالجة حرارية. وهو اقتصادي ومتوفر بسهولة.
يتحمل الفولاذ 1045 المعالج حرارياً أحمالاً أثقل، ولكنه لا يُضاهي أداء الفولاذ السبائكي. استخدمه عندما تكون التكلفة أهم من الأداء الأقصى.
الحديد الزهر والحديد المطاوع
يُناسب الحديد الزهر الرمادي التطبيقات منخفضة السرعة ومتوسطة الأحمال. يمتاز بخاصية التخميد الطبيعية التي تُقلل الضوضاء والاهتزاز.
يوفر الحديد المطاوع ضعف قوة الحديد الرمادي، مع مقاومة أفضل للصدمات. وهو مثالي للتروس الكبيرة حيث يكون الفولاذ باهظ الثمن.
برونز
تعمل التروس البرونزية بهدوء وتقاوم التآكل. وهي مثالية لـ دودة العتاد التطبيقات التي تهيمن فيها عملية الاتصال المنزلقة.
يتحمل البرونز الألومنيوم أحمالًا أثقل من البرونز التقليدي. يُستخدم في التطبيقات البحرية حيث تكون مقاومة التآكل بالغة الأهمية.
ستانلس ستيل
الفولاذ المقاوم للصدأ 316 مقاوم للتآكل في معالجة الأغذية والتطبيقات الكيميائية. وهو أضعف من الفولاذ الكربوني، ولكنه لا يُلوّث المنتجات.
يُقدم الفولاذ المقاوم للصدأ 17-4 PH قوةً تُقارب قوة الفولاذ الكربوني، مع مقاومة جيدة للتآكل. تُبرز المعالجة الحرارية كامل إمكاناته.
اللدائن والمركبات
تعمل تروس النايلون والأسيتال دون تزييت في التطبيقات الخفيفة. فهي هادئة، ومقاومة للتآكل، واقتصادية بكميات كبيرة.
تتحمل البلاستيكات المملوءة بالزجاج أحمالًا أعلى من تلك غير المملوءة. فهي تُسهّل الأداء بين المعدن والبلاستيك.
المعالجة الحرارية
يمكن للمعالجة الحرارية مضاعفة أو ثلاثة أضعاف سعة تحميل التروس. اختر العملية المناسبة لتطبيقك وميزانيتك.
التصلب (الكربنة)
يُنتج التكرير سطحًا مقاومًا للتآكل (58-62 HRC) فوق قلب صلب (30-40 HRC). وهو مثالي للتروس التي تتعرض لإجهادات تلامس عالية.
تستغرق العملية من ٨ إلى ٢٠ ساعة، حسب عمق العلبة المطلوب. تتراوح أعماق العلبة عادةً بين ٠٫٠٢٠ بوصة للتروس الصغيرة و٠٫١٠٠ بوصة للتروس الصناعية الكبيرة.
توقع نموًا يتراوح بين 0.001 و0.002 بوصة لكل سطح أثناء عملية الكربنة. ضع ذلك في اعتبارك عند تحديد تحمّلات التصنيع.
نيترة
يُنتج النترتة سطحًا شديد الصلابة (65-70 HRC) مع أدنى حد من التشوه. تحافظ التروس على أبعادها الدقيقة من خلال المعالجة.
تعمل هذه العملية عند درجات حرارة منخفضة (٩٥٠ درجة فهرنهايت مقابل ١٧٠٠ درجة فهرنهايت للكربنة)، مما يقلل التشوه. هذا يجعلها مثالية للتروس الدقيقة.
أعماق العلبة أقل عمقًا من الكربنة، عادةً ما تكون 0.010-0.025 بوصة. هذا يحد من استخدام النترتة في تطبيقات إجهاد التلامس المعتدل.
الحث أو التصلب بالنار
يُعالج التصلب الحثي سطح السن فقط، تاركًا لب السن وجذره سليمين. وهو سريع ويُسبب تشوهات أقل من التصلب الكامل.
تكاليف التركيب مرتفعة، مما يجعل التصلب بالحثّ اقتصاديًا فقط للكميات الكبيرة. تستغرق العملية ثوانٍ بدلًا من ساعات.
تُستخدم تقنية التصلب باللهب للتروس الكبيرة حيث تكون معدات الحث غير عملية. وتتطلب عمالاً ماهرين لتحقيق نتائج ثابتة.
من خلال تصلب
يُعالج التصلب الكامل الترس بأكمله ليصل إلى صلابة موحدة (عادةً ما تكون ٢٨-٣٥ HRC). إنه بسيط واقتصادي للكميات الصغيرة.
هذه الطريقة تُناسب التروس التي يقل قطرها عن 6 بوصات. قد تتشقق التروس الأكبر أو تتشوه بشكل مفرط.
تتمتع التروس المُصلَّاة بالكامل بقدرة تحمل أقل من التروس المُصلَّاة بالهيكل. استخدمها للأحمال المتوسطة حيث تكون البساطة أهم من الأداء الأقصى.
